化学机械抛光（CMP）是芯片制造过程中实现芯片制造全局均匀平坦化的关键工艺，贯穿于硅片（衬底）、晶圆（IC）制造直至先进封装的整个流程。在这一工艺中，CMP抛光液扮演着物理研磨与化学腐蚀协同作用的角色，而氧化铝（Al₂O₃）作为磨料核心成员，凭借其高硬度、良好的化学稳定性和可控的粒径分布，是蓝宝石衬底、硅和碳化硅晶圆以及金属互连等硬质材料CMP抛光液的重要组成之一。

一、CMP氧化铝磨粒门槛有哪些？

高品质高纯纳米氧化铝粉体国内已取得一定进展，但应用于CMP抛光的高纯氧化铝粉体仍面临较高的技术门槛。

1、纯度控制（ppb-ppt）

半导体级CMP对磨料及抛光液的杂质含量极为苛刻，尤其碱金属和过渡金属杂质元素（如Na、Ca、Fe、Cu等）会污染晶圆表面甚至扩散进入器件，导致其性能退化或失效，普遍需控制在ppb级别（1 ppb为十亿分之一）；还有放射性元素（如U、Th）则可能引发软错误，需要需控制在ppb级别甚至更低水平（ppt级别）。

2、粒径大小及分布控制（分级、粒径卡断）

粒径大小及分布直接影响抛光精度。在粒径大小上，氧化铝粉体的一次粒径（原晶大小）与表面抛光效果有直接关系，细且均匀的粒子不仅本身更利于获得优秀的表面质量，同时由于具有更强的体积效应，在抛光时更不易被压碎，从而对工件表面造成破坏。粒径分布窄意味着磨粒尺寸更为均匀，在研磨过程中可使研磨力度更均匀，更好地控制研磨速率和表面平整度，提高研磨精度和工件质量。综上，这对分级工艺以及粒径切断（CUT）技术提出巨大挑战。

3、相变控制

α-氧化铝莫氏硬度高达9，因而具有很高抛光效率。然而当焙烧过渡相向α相转变时，氧化铝晶粒易长大团聚，难以通过后续破碎获得100–150nm甚至以细的单分散颗粒。现实矛盾因此体现在，高温焙烧才能完成氧化铝转为α相，但会造成晶粒长大和硬团聚，产业核心课题在于如何实现低温转相或在短时间高温下完成转相，即通过相变控制技术获得足够细的纳米晶粒。

4、抛光机制（结构与形貌设计）

α-氧化铝硬度高有利有弊，抛光时易造成表面划伤和缺陷，以全球领先的CMP磨粒供应商FUJIMI为例，其F0系列复合磨料通过成分设计增加了氧化锆、氧化硅以及氧化钛组分，从而兼具稳定的研磨能力与防划伤特性；PWA系列则通过形貌控制为片状，形成平行排列形成致密抛光层，达成高平整度抛光效果，从而成为晶圆CMP抛光中最高等级的氧化铝磨料。

5、表面改性（分散稳定与体系匹配）

氧化铝颗粒在极性的水溶液中由于受静电力等作用发生团聚，容易出现絮凝分层等现象，破坏抛光液的分散性、稳定性——由磨料颗粒的团聚现象产生的大颗粒胶团，是化学机械抛光过程中衬底表面出现划痕的主要原因。综上，分散性直接关系到抛光液的使用效果，常见的改性处理方法为利用偶联剂、有机物、无机物等，一方面引入静电排斥或空间位阻，防止沉降和团聚；一方面调控表面Zeta电位，适应不同pH的抛光液体系。

二、为什么要国产化CMP氧化铝磨料？

研磨颗粒是抛光液的核心成本项，约占成本的50~70%。国际领先厂商目前有醇铝法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积（CVD）法等路线，工艺成熟产品稳定，或相互嵌入，或各据山头，而核心市场几乎已被这些巨头垄断。一方面，CMP抛光液的磨料供应市场集中度高，供应商与抛光液企业通常紧密合作并签订排他性协议，导致境外采购困难，个别品种甚至无法获得；另一方面，国内供应商因起步晚，整体技术能力和产品性能仍存在较大差距，并且磨料颗粒在与化学溶液适配时，可调节空间受限。随着的半导体产业国产替代战略推进，为保障高端抛光液供应链安全，有必要布局上游研磨材料。

三、国内哪些企业走在前列，它们做了哪些工作？

在CMP抛光液用氧化铝磨料的国产替代进程中，已涌现出多家具备核心技术能力的代表性企业，以下列举其中一些（排名不分先后）及其在国产化方面的工作。

1、安集微电子科技（上海）股份有限公司

安集科技是国内CMP抛光液行业的龙头企业，其CMP抛光液已实现全品类覆盖，并且正在推进向上自研CMP抛光磨料。3月27日，国家知识产权局公布了安集科技申请的一项名为“一种低温合成α-氧化铝纳米颗粒的方法、一种α-氧化铝纳米颗粒及其用途”的专利，该方法以硫酸铝铵为铝源，碳酸氢铵为沉淀剂，通过将沉淀产物进行酸化处理，引入α氧化铝晶种，还可进一步降低焙烧温度，且产物为类球形α氧化铝纳米颗粒，其可用于制备集成电路化学机械抛光的抛光液。

2、湖北鼎龙控股股份有限公司

鼎龙股份是国内CMP抛光垫龙头，并横向拓展抛光液、抛光液研磨材料、清洗液。在氧化铝磨料领域，鼎龙自主开发了具有纯度高、粒径分布窄、分散性好的纳米氧化铝研磨粒子，其配套的氧化铝抛光液成功用于28nm节点 HKMG 工艺AI CMP制程。

3、中铝山东有限公司

中铝集团在CMP抛光用氧化铝领域已开始布局，子公司中铝山东有限公司负责的“100吨/年CMP精密抛光用纳米高纯氧化铝”工业试验项目在2025年上半年正式进入可行性研究报告编制阶段。子公司“中铝中州铝业有限公司”的张燕娜创新工作室研发平台拥有“一种用于CMP抛光液的亚微米级小原晶ɑ氧化铝制备方法”的相关专利。

4、无锡云岭半导体有限公司

云岭半导体打造了全国首个氧化铝净化车间，独立自主开发制备从氧化铝磨粒到抛光液成品，开发了用于碳化硅、蓝宝石、氮化镓、铌酸锂等半导体材料的精密抛光解决方案，其基于氧化铝、氧化铈等磨粒的CMP抛光液已进入多个大厂的验证环节。

5、青海圣诺光电科技有限公司

高纯氧化铝粉供应商，西北地区最大的精细氧化铝生产基地，其LED蓝宝石衬底抛光液已实现进口替代。2025年已申请基于4N级氧化铝磨粒的“一种酸性碳化硅衬底材料粗抛液制备方法”专利，布局第三代化合物半导体晶圆抛光产品开发。

6、圣华特瓷（北京）科技有限公司

圣华特瓷在北京、河南分别建立了研发中心与生产基地，初步形成了从产品开发到产业化的技术平台，重点推进4N级氧化铝粉体量产，目标将钠杂质水平压降至10ppm以下，进一步突破当前制约行业发展的技术瓶颈。公司开发的SHTC-201系列氧化铝，具有粒径分布小、分散性好、高流动性等特点，适用于包括CMP抛光等对晶粒一致性有要求的行业。

以上，国内大多国内企业仍处于产品验证或小批量供应阶段，产业化成熟度有待提升，后续进展需跟踪评估。但也一些企业信息不便透露或难以收集确认，本文疏漏之处，还望谅解指正，或联系客服补充修改。

粉体圈启东